JP2015207362A - Manufacturing method for power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電デバイスの製造方法に関し、詳しくは、複数の蓄電セルが直列に接続されてなる蓄電デバイスに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an electricity storage device, and more particularly to an electricity storage device in which a plurality of electricity storage cells are connected in series.
ノート型コンピュータ、携帯電話、デジタルカメラ等電子機器の普及に伴い、これら電子機器を駆動するための二次電池の需要が拡大している。そして、これら電子機器には、高容量化が可能であることから、非水電解質二次電池(特に、リチウムイオン二次電池)の使用が進められている。 With the widespread use of electronic devices such as notebook computers, mobile phones, and digital cameras, the demand for secondary batteries for driving these electronic devices is increasing. And since these electronic devices can be increased in capacity, the use of nonaqueous electrolyte secondary batteries (particularly lithium ion secondary batteries) is being promoted.
そして、この非水電解質二次電池は、車両(EV,HV,PHV)や家庭用電源(HEMS)等の大電力が求められる用途への適用も検討されている。この場合、非水電解質二次電池の電池セルを組み合わせて組電池として大電力を得られるようにしている。 And this non-aqueous electrolyte secondary battery is also considered for application to uses requiring high power such as vehicles (EV, HV, PHV) and household power supplies (HEMS). In this case, high power can be obtained as an assembled battery by combining the battery cells of the nonaqueous electrolyte secondary battery.
組電池は、電池セルを構成する扁平型電池(単電池)を、所定の数、直列に接続して形成される。組電池を形成する扁平型電池は、一般的に、蓄電要素(電極体)がケース(ラミネート外装体)に収容され、かつ一対の電極(電極タブ)がケースを貫通した状態で突出して形成されている。そして、電極同士を直列に接続することで、組電池が形成される。 The assembled battery is formed by connecting a predetermined number of flat batteries (unit cells) constituting battery cells in series. A flat battery forming an assembled battery is generally formed so that a power storage element (electrode body) is accommodated in a case (laminate outer package) and a pair of electrodes (electrode tabs) protrude through the case. ing. And an assembled battery is formed by connecting electrodes in series.
組電池は、例えば、特許文献1に記載されている。特許文献1には、すべての電池(単電池)を積層したときに組となる電池同士を直列に接続するための電極タブの接合部を、組電池の複数の位置に分けて設ける技術が記載されている。
An assembled battery is described in
しかしながら、特許文献1の組電池では、電極タブの位置(形状)を異なるものとすることで、接続される電池(電極タブ)の数を増やすことができる。つまり、接続される電池の個数が多くなるほど、電極タブの位置が異なる単電池を製造する必要があり、製造コストの増大を招いていた。
However, in the assembled battery of
また、接続される電池の個数が多くなりすぎると、接合のための十分なスペースが不足する(接合加工時に治具をとりまわすためのスペース,電極タブの接合面積の減少)という問題も生じていた。 In addition, if the number of connected batteries increases too much, there is a problem that sufficient space for bonding is insufficient (a space for surrounding jigs during bonding processing and a reduction in the bonding area of the electrode tabs). It was.
更に、接続される電池の個数が多くなると、電極タブの位置が異なるようになり、蓄電要素(電極体)と電極タブとの距離が不均一となり、その結果として、単電池の電池性能にバラツキが生じるようになるという問題があった。 Furthermore, as the number of connected batteries increases, the positions of the electrode tabs differ, and the distance between the storage element (electrode body) and the electrode tab becomes non-uniform, resulting in variations in the battery performance of the unit cells. There was a problem that came to occur.
加えて、接続される電池を載置台等に並べて配置し、電極タブを接合し、接合された電池接合体を折り返して組電池が形成される。この場合、単電池の個数が多くなりすぎると、載置台に配された状態での長さが長くなり、多大なスペースが必要となるだけでなく、接合加工時に位置のズレが生じやすくなる。更に、電池接合体を折り返す必要があり、そのための工程数が増加するという問題もあった。 In addition, the batteries to be connected are arranged side by side on a mounting table or the like, the electrode tabs are joined, and the joined battery assembly is folded to form an assembled battery. In this case, if the number of single cells is too large, the length in the state of being placed on the mounting table becomes long, and not only a large space is required, but also misalignment is likely to occur during joining processing. Furthermore, there is a problem that the battery assembly needs to be folded back, and the number of steps for that purpose increases.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の単電池(蓄電セル)を接続してなる組電池(蓄電デバイス)において、電池性能の低下が抑えられた組電池(蓄電デバイス)を簡単に製造できる製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in an assembled battery (electric storage device) formed by connecting a plurality of single cells (electric storage cells), an assembled battery (electric storage device) in which deterioration in battery performance is suppressed is provided. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method that can be easily manufactured.
上記課題を解決するために、本発明者は複数の単電池(蓄電セル)を接合する接合形態について検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has studied the joining mode for joining a plurality of single cells (storage cells), and as a result, has reached the present invention.
本発明の蓄電デバイスの製造方法は、蓄電要素と、蓄電要素を収容するケースと、蓄電要素に電気的に接続された状態でケースを貫通する第1の電極と、蓄電要素に電気的に接続された状態で第1の電極と反対方向に突出する第2の電極と、を備えた蓄電セルを、直列に複数個を接続してなる蓄電デバイスの製造方法であって、第1の電極と第2の電極が交互に位置する積層状態であって、互いに間隔を隔てた状態で複数の蓄電セルを保持するとともに、第1の電極を積層方向に伸びた状態で別の蓄電セルの第2の電極と当接させる工程と、当接した第1の電極と第2の電極を接合する工程と、積層した蓄電セルを、間隔を狭くするように積層方向に圧縮する工程と、を有することを特徴とする。 The method for manufacturing an electricity storage device of the present invention includes an electricity storage element, a case for housing the electricity storage element, a first electrode that penetrates the case while being electrically connected to the electricity storage element, and an electrical connection to the electricity storage element And a second electrode projecting in the opposite direction to the first electrode, and a method of manufacturing an electricity storage device comprising a plurality of electricity storage cells connected in series, In the stacked state in which the second electrodes are alternately positioned, the plurality of storage cells are held in a state of being spaced apart from each other, and the second electrode of another storage cell is extended with the first electrode extending in the stacking direction. A step of bringing the first electrode and the second electrode into contact with each other, and a step of compressing the stacked storage cells in the stacking direction so as to narrow the interval. It is characterized by.
本発明の蓄電デバイスの製造方法では、蓄電セルの間隔を広げた状態で電極を接合する。すなわち、接合時に加工のための治具のためのスペースを確保できる。そして、その後の工程で、蓄電セルの間隔を狭くすることで、蓄電セルの接合体(蓄電デバイス)の全体の体格を小さくすることができる。すなわち、本発明の製造方法では、全体の体格が小さな(エネルギー密度の高い)蓄電デバイスを容易に製造することができる。 In the method for manufacturing an electricity storage device of the present invention, the electrodes are joined in a state where the interval between the electricity storage cells is widened. That is, a space for a jig for processing can be secured at the time of joining. Then, in the subsequent steps, by narrowing the interval between the storage cells, the overall size of the storage cell joined body (storage device) can be reduced. That is, in the manufacturing method of the present invention, an electricity storage device having a small overall physique (high energy density) can be easily manufactured.
そして、本発明の製造方法は、電極を接合するときに、蓄電セルを積層した状態としているため、蓄電セルを並べて配置する必要がなくなっている。すなわち、蓄電セルのために要するスペースを小さくすることができる効果を発揮する。 In the manufacturing method of the present invention, since the storage cells are stacked when the electrodes are joined, it is not necessary to arrange the storage cells side by side. That is, the effect that the space required for the storage cell can be reduced is exhibited.
また、蓄電セルを並べた状態で溶接する場合には、接合後の蓄電セルの折り返し等の工程が必要となるが、蓄電セルが積層状態で接合されることから、このような工程が必要なくなっている。すなわち、製造に要する工程数を低減できる効果を発揮する。 In addition, when welding in a state where the storage cells are arranged, a process such as folding of the storage cells after joining is necessary, but since the storage cells are joined in a stacked state, such a process is not necessary. ing. That is, the effect of reducing the number of steps required for manufacturing is exhibited.
更に、本発明の製造方法では、蓄電セルごとに電極の形状を異なる形状とする必要がない。すなわち、蓄電デバイスを製造したときの配置位置により異なる形状とする必要がなくなり、その結果としてコストの上昇を抑えることができる。 Furthermore, in the manufacturing method of this invention, it is not necessary to make the shape of an electrode different for every electrical storage cell. That is, it is not necessary to have a different shape depending on the arrangement position when the power storage device is manufactured, and as a result, an increase in cost can be suppressed.
以下、実施の形態を用いて本発明を説明する。
本発明の実施の形態として、非水電解質二次電池の組電池を製造した。
Hereinafter, the present invention will be described using embodiments.
As an embodiment of the present invention, an assembled battery of a non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured.
[第1形態]
本形態では、図1〜5に示した製造方法で、複数個の非水電解質二次電池が直列に接続されてなる組電池1を製造した。
(単電池の構造)
まず、図1に示した非水電解質二次電池の単電池10を準備した。単電池10は、蓄電セルに相当する。
[First form]
In this embodiment, the assembled
(Unit cell structure)
First, the
単電池10は、図2にその断面を示したように、正極11及び負極12がセパレータ13を介して複数層積層した電極体15が非水電解質14とともに電池ケース16に封入(収容)されている。そして、正極11には電池ケース16を貫通する正極タブ17が、負極12には電池ケース16を貫通する負極タブ18が、それぞれ電気的に接続されている。正極タブ17と負極タブ18は、互いに背向する方向(反対方向)にのびるように設けられている。なお、2つの電極タブ17,18は、いずれも金属箔(金属シート)よりなり、単電池10の幅方向の中央部にもうけられている。単電池10の電極体15と非水電解質14は、蓄電要素に相当する。正極タブ17は、第1の電極に相当する。負極タブ18は、第2の電極に相当する。
単電池10は、図1〜2に示したように、一対の電極タブ17,18がなす面から、厚さ方向(電極の積層方向)の一方に凸となるように形成されている。
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
負極タブ18は、電池ケース16から突出した部分が、別の単電池10の正極タブ17と接合される接続部180となる。接続部180の電池ケース16からの突出長さは、別の単電池10の正極タブ17との接続可能な長さである。
The portion of the
正極タブ17は、電池ケース16から飛び出した部分が、負極タブ18の接続部180と同じ長さの基部170と、基部170の突出先端方向にもうけられた伸縮部171と、伸縮部171の突出先端方向にもうけられた別の単電池10の負極タブ18の接続部180と接続される接続部172と、を備えて形成されている。基部170及び接続部172は平板状をなし、伸縮部171は正極タブ17が1回以上折り返された蛇腹形状をなしている。正極タブ17の蛇腹形状に形成された伸縮部171が、折り返し部に相当する。
The
伸縮部171は、正極タブ17が1回以上折り返された蛇腹形状をなしており、蛇腹形状が伸縮することで基部170及び接続部172の相対位置の変化を許容する(距離の変化を緩衝可能に形成されている)。伸縮部171の蛇腹形状は、基部170及び接続部172の積層方向の距離の変化を許容(緩衝)するだけでなく、基部170の伸びる方向の変化も許容(緩衝)する。相対位置の変化を許容する伸縮部171の蛇腹形状は、基部170及び接続部172とつながった部分が、電極体15方向に倒れ込んだ形状であることが好ましく、本形態では、正極タブ17が略M字状の断面をなすように折り返されている。 蛇腹形状の正極タブ17は、単電池10を組み立てた後に、平板状の正極タブ17を曲成して形成しても、曲成した状態の正極タブ17を用いて単電池10を組み立てても、いずれでもよい。
The expansion /
(組電池の製造)
図1〜2に示した単電池10を所定数準備する。本形態では図3に示したように、4個(複数個)を準備した。
(Manufacture of assembled batteries)
A predetermined number of
(単電池の配置)
単電池10を、2つの電極タブ17,18が交互に位置する積層状態であって、互いに間隔を隔てた状態で単電池10A〜10Dを保持する。このとき、単電池10Aの正極タブ17Aは、接続部172Aが、積層した状態にある別の単電池10Bの負極タブ18Bの接続部180Bと当接する。このとき、2つの接続部172A,180Bが当接した状態を保持できるように、治具で固定状態としてもよい。この治具は、後述の工程で使用される加工治具(ホーン20,アンビル21)であってもよい。
(Single cell arrangement)
The
単電池10A,10Bが保持された状態では、伸縮部171Aは、蛇腹が伸びた状態となっている。
2つの単電池10A,10Bの関係と同様に、図3に示したように、4つの単電池10A〜10Dを配置する。
In a state where the
Similar to the relationship between the two
図3に示したように、4つの単電池10A〜10Dが配置された状態では、伸縮部171は、蛇腹形状が完全にのびて平板をなす状態ではなく、わずかに蛇腹形状が残った状態であることが好ましい。
As shown in FIG. 3, in a state where the four
(接合)
2つの単電池10A,10Bの接続部172A,180Bの当接部を接合する。接合は、図4に示したように、ホーン20とアンビル21で2つの接続部172A,180Bを厚さ方向で押圧しながら、超音波振動を付与して溶着する超音波溶接である。なお、ホーン20とアンビル21は、図4の紙面に垂直な方向に移動して、接合位置に配置する。ホーン20とアンビル21は、同一方向から挿入しても、異なる方向から挿入しても、いずれでもよい。
これにより、2つの単電池10A,10Bの正極タブ17Aと負極タブ18Bが接合された。2つの単電池10A,10Bが直列に接合された。
(Joining)
The contact portions of the
As a result, the
同様にして、単電池10B〜10Dを接合する。なお、図4中、単電池10B〜10Dを溶着するためのホーン20及びアンビル21を破線で示した。4つの単電池10A〜10Dが直列に接合された。
Similarly, the
(圧縮)
ホーン20とアンビル21を、加工位置から取り外す。
間隔を隔てた積層状態にある4つの単電池10A〜10Dを、図5に示したように、積層方向(図5中の矢印方向)に圧縮して当接させる。同時に、正極タブ17の伸縮部171も縮む方向(図5中の矢印方向と同じ方向)に圧縮する。
以上により、本形態の組電池1が製造された。
(compression)
The
As shown in FIG. 5, the four
As a result, the assembled
本形態では、接合される4つの単電池10A〜10Dが、互いに間隔を隔てた状態で配置された状態で接続部172A,180Bが接合され、その後、積層方向に圧縮されて組電池1が製造される。つまり、単電池10A〜10Dがあらかじめ積層された状態で電極タブ17,18の接合が行われるため、接合後に電極タブ17,18を折り返す等の加工が必要なくなっている。
In this embodiment, the
単電池10A〜10Dがあらかじめ積層された状態で電極タブ17,18の接合が行われるため、単電池10A〜10Dを長尺状に並べて配置する場合と比べて、単電池10A〜10Dのために要するスペースを大幅に減らすことができる。
Since the
接合加工時には、接合される単電池10A〜10Dが間隔を隔てて積層した状態に保持されており、接合部位に加工治具(ホーン20,アンビル21)を配することができる。
接合加工後に加工治具(ホーン20,アンビル21)を取り出し、その後、圧縮することで、小型化された組電池1が製造できる。
本形態では、組電池1を構成する単電池10を同一形状とすることで、単電池10の製造に要するコストの上昇を抑えることができる。
At the time of joining processing, the
A compact assembled
In this embodiment, the
接合加工を電極タブ17,18の幅方向(突出方向に垂直な方向)の全長に渡って施すことが可能となり、接合された部分の面積を広く確保できる。すなわち、電極タブ17,18を強固に接合できる。
Joining can be performed over the entire length of the
更に、本形態では、伸縮部171がわずかに蛇腹形状が残った状態で接合加工が行われることから、この伸縮部171が接合加工時の振動を緩衝することができる。つまり、破損を生じさせることなく、電極タブ17,18を接合できる。
[第2形態]
本形態は、単電池10の伸縮部171の形状が異なる以外は、第1形態と同様の形態である。
Furthermore, in this embodiment, since the joining process is performed in a state in which the
[Second form]
This form is the same form as the first form except that the shape of the
本形態の伸縮部171は、図6に示したように、折り返しの回数が増えた蛇腹形状に形成されている。本形態の伸縮部171の形状は、第1形態と同様に、組電池を形成して圧縮した状態でも、基部170の先端部(基部170と伸縮部171のつながった部分)より突出しない。
本形態でも、伸縮部171の形状を調節することで、折り返し回数が多くなっても、小型の組電池1を製造できる。
As shown in FIG. 6, the
Even in this embodiment, by adjusting the shape of the
[第3形態]
本形態は、単電池10の凸となる方向が異なる以外は、第1形態と同様の形態である。
単電池10は、図7に示したように、一対の電極タブ17,18がなす面から、厚さ方向(電極の積層方向)の両方に凸となるように形成されている。
本形態でも、第1形態と同様の効果を発揮できる。
[Third embodiment]
This embodiment is the same as the first embodiment except that the direction in which the
As shown in FIG. 7, the
Even in this embodiment, the same effect as in the first embodiment can be exhibited.
なお、第3形態の変形形態として、正極タブ17が折り返された方向と逆の方向に凸となっている形成されている形態があるが、この場合でも、第1形態及び第3形態と同様の効果を発揮できる。
As a modified form of the third form, there is a form in which the
[第4形態]
本形態は、図8(a)〜図8(b)に示したように、単電池の配置・接合を一つずつ行うこと以外は、第1形態と同様の形態である。
[Fourth form]
As shown in FIGS. 8A to 8B, this embodiment is the same as the first embodiment except that the cells are arranged and joined one by one.
本形態では、単電池10Aと単電池10Bを接合し(図8(a))、その後、単電池10Cを配置し、単電池10Bの正極タブ17Bの接続部172Bと単電池10Cの負極タブ18Cの接続部180Cとを接合する(図8(b))。
それから、同様にして、単電池10Cと単電池10Dを接合する。
In this embodiment, the
Then, similarly, the
本形態では、接合加工時が行われるたびに単電池10を配置するため、ホーン20の付近に、別の単電池が存在しない。すなわち、加工のためのホーン20のスペースをより確保でき、より確実に接合を行うことができる。
In this embodiment, each time the joining process is performed, the
[第5形態]
本形態は、単電池の接合を同時に行うこと以外は、第1形態と同様の形態である。
本形態では、図9に示したように、複数の接合箇所を一度に接合できるため、より速く接合を行うことができる。
[Fifth form]
This form is the same form as the first form except that the cells are joined simultaneously.
In this embodiment, as shown in FIG. 9, a plurality of joints can be joined at a time, so that joining can be performed faster.
[第6形態]
本形態は、単電池10の接合後にそれぞれの単電池を圧縮するときに、ガイド治具3(30,31)で電極タブ17の折り曲げをガイドすること以外は、第1形態と同様の形態である。
[Sixth form]
This embodiment is the same as the first embodiment except that when the cells are compressed after the
本形態では、図10に示したように、単電池10を圧縮する時に伸縮部171の蛇腹形状の谷の部分をガイド治具3(30)で、谷の深さ方向(図中太線矢印)に押圧する。このガイド治具3(30)は、圧縮後に組電池1から取り外される。
これにより、伸縮部171にねじれ等を生じさせることなく、蛇腹形状を蛇腹が縮む方向に確実に圧縮することができる。
このとき、図10中に破線で示したガイド治具31を配することで、より確実に伸縮部171を圧縮できる。
In this embodiment, as shown in FIG. 10, when the
Accordingly, the bellows shape can be reliably compressed in the direction in which the bellows is contracted without causing the expansion /
At this time, by disposing the
[第7形態]
本形態は、接合のために単電池10A〜10Dを配置したときに、単電池10A〜10Dが傾斜した状態となっていること以外は、第1形態と同様の形態である。
[Seventh form]
This form is the same form as the first form except that when the
本形態では、単電池10A〜10Dが、互いに間隔を隔てた状態で単電池10A〜10Dを保持されたときに、単電池10A〜10Dが蛇腹状をなすように互いに交差する方向に沿って配置されている。
In this embodiment, when the
なお、第1形態では、図3〜4に示したように、単電池10A〜10Dが平行な状態で配置されている。対して、本形態では、単電池10A〜10Dが単電池10A〜10Dが蛇腹状をなすように交互に交差する方向に沿って配置されている。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 3 to 4, the
本形態では、伸縮部171が、積層方向の間隔を緩衝するだけでなく、単電池10A〜10Dのなす角度の変化も許容できる。伸縮部171は、基部170と接続部172がなす角が鋭角をなすことが好ましい。
本形態では、2つの単電池10,10の間のスペースをより大きく確保できる。すなわち、接合の作業性(ホーン20,アンビル21の移動性)が向上する。
In this embodiment, the expansion /
In this embodiment, a larger space between the two
[第8形態]
本形態は、単電池10の電極タブ17,18の接合方法が異なること以外は、第1形態と同様の形態である。
[Eighth form]
This embodiment is the same as the first embodiment except that the method of joining the
第1形態では、超音波溶接で電極タブ17,18の接合を行っているが、超音波溶接以外の接合方法を採用できる。別の接合方法としては、摩擦攪拌溶接,抵抗溶接をあげることができる。
本形態でも、第1形態と同様に電極タブ17,18の接合を行うことができる。
In the first embodiment, the
Also in this embodiment, the
[非水電解質二次電池]
単電池を形成する非水電解質二次電池は、その種類が限定されるものではないが、正負両極でリチウムイオンの吸蔵・放出が行われるリチウムイオン二次電池であることが好ましい。
[Nonaqueous electrolyte secondary battery]
The type of the non-aqueous electrolyte secondary battery forming the unit cell is not limited, but is preferably a lithium ion secondary battery in which lithium ions are occluded and released by both positive and negative electrodes.
(正極)
正極11は、正極活物質、導電材及び結着材を混合して得られた正極合剤を正極集電体に塗布して正極合剤層が形成される。
(Positive electrode)
In the
正極活物質は、従来公知の正極活物質を用いることができる。正極活物質は、例えば、種々の酸化物、硫化物、リチウム含有酸化物、導電性高分子などを用いることができる。正極活物質は、リチウム−遷移金属複合酸化物であることが好ましい。 A conventionally known positive electrode active material can be used as the positive electrode active material. As the positive electrode active material, for example, various oxides, sulfides, lithium-containing oxides, conductive polymers, and the like can be used. The positive electrode active material is preferably a lithium-transition metal composite oxide.
リチウム−遷移金属複合酸化物は、ポリアニオン構造のリチウム金属化合物(LiαM0 βXηO4−γZγ)であることがより好ましい。(なお、M0:Mn,Co,Ni,Fe,Cu,Cr,Mg,Ca,Zn,Tiより選ばれる1種以上、X:P,As,Si,Mo,Geより選ばれる1種以上、Z:Al,Mg,Ca,Zn,Tiより選ばれる1種以上を任意で含有可能、0≦α≦2.0、0≦β≦1.5、1≦η≦1.5、0≦γ≦1.5) Lithium - transition metal composite oxide is preferably a lithium metal compound polyanion structure (Li α M 0 β X η O 4-γ Z γ). (Note that M 0 : one or more selected from Mn, Co, Ni, Fe, Cu, Cr, Mg, Ca, Zn, Ti, one or more selected from X: P, As, Si, Mo, Ge, Z: One or more selected from Al, Mg, Ca, Zn and Ti can be optionally contained, 0 ≦ α ≦ 2.0, 0 ≦ β ≦ 1.5, 1 ≦ η ≦ 1.5, 0 ≦ γ ≦ 1.5)
リチウム−遷移金属複合酸化物は、オリビン構造のリチウム−遷移金属複合酸化物であることが好ましい。このオリビン構造のリチウム−遷移金属複合酸化物としては、LiFePO4,LiFexMn1−xPO4(0≦x<1)を例示できる。 The lithium-transition metal composite oxide is preferably a lithium-transition metal composite oxide having an olivine structure. Examples of the olivine-structured lithium-transition metal composite oxide include LiFePO 4 and LiFe x Mn 1-x PO 4 (0 ≦ x <1).
導電材は、正極11の電気伝導性を確保する。導電材としては、黒鉛の微粒子,アセチレンブラック,ケッチェンブラック,カーボンナノファイバーなどのカーボンブラック,ニードルコークスなどの無定形炭素の微粒子などを使用できるが、これらに限定されない。
The conductive material ensures the electrical conductivity of the
結着剤は、正極活物質粒子や導電材を結着する。結着剤としては、例えば、PVDF,EPDM,SBR,NBR,フッ素ゴムなどを使用できるが、これらに限定されない。 The binder binds the positive electrode active material particles and the conductive material. As the binder, for example, PVDF, EPDM, SBR, NBR, fluororubber, and the like can be used, but are not limited thereto.
正極合剤は、溶媒に分散させて正極集電体に塗布される。溶媒としては、通常は結着剤を溶解する有機溶媒を使用する。例えば、NMP,ジメチルホルムアミド,ジメチルアセトアミド,メチルエチルケトン,シクロヘキサノン,酢酸メチル,アクリル酸メチル,ジエチルトリアミン,N−N−ジメチルアミノプロピルアミン,エチレンオキシド,テトラヒドロフランなどを挙げることができるが、これらに限定されない。また、水に分散剤、増粘剤などを加えてPTFEなどで正極活物質をスラリー化する場合もある。 The positive electrode mixture is dispersed in a solvent and applied to the positive electrode current collector. As the solvent, an organic solvent that normally dissolves the binder is used. Examples thereof include, but are not limited to, NMP, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, NN-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, and tetrahydrofuran. In some cases, a positive electrode active material is slurried with PTFE or the like by adding a dispersant, a thickener, or the like to water.
正極集電体は、例えば、アルミニウム,ステンレスなどの金属を加工したもの、例えば板状に加工した箔,網,パンチドメタル,フォームメタルなどを用いることができるが、これらに限定されない。 As the positive electrode current collector, for example, a material obtained by processing a metal such as aluminum or stainless steel, for example, a foil processed into a plate shape, a net, a punched metal, a foam metal, or the like can be used, but is not limited thereto.
(負極)
負極12は、負極活物質と結着剤とを混合して得られた負極合剤を負極集電体の表面に塗布して負極合剤層が形成される。
(Negative electrode)
In the
負極活物質は、従来の負極活物質を用いることができる。Sn,Si,Sb,Ge,Cの少なくともひとつの元素を含有する負極活物質を挙げることができる。これらの負極活物質のうち、Cは、リチウムイオン二次電池の電解質イオンを吸蔵・脱離可能な(Li吸蔵能がある)炭素材料であることが好ましく、アモルファスコート天然黒鉛であることがより好ましい。 As the negative electrode active material, a conventional negative electrode active material can be used. A negative electrode active material containing at least one element of Sn, Si, Sb, Ge, and C can be given. Among these negative electrode active materials, C is preferably a carbon material capable of occluding and desorbing electrolyte ions of a lithium ion secondary battery (having Li storage ability), and more preferably amorphous coated natural graphite. preferable.
また、これらの負極活物質のうち、Sn、Sb、Geは、特に、体積変化の多い合金材料である。これらの負極活物質は、Ti−Si、Ag−Sn、Sn−Sb、Ag−Ge、Cu−Sn、Ni−Snなどのように、別の金属と合金をなしていてもよい。 Of these negative electrode active materials, Sn, Sb, and Ge are alloy materials that have a large volume change. These negative electrode active materials may form an alloy with another metal such as Ti—Si, Ag—Sn, Sn—Sb, Ag—Ge, Cu—Sn, and Ni—Sn.
導電材としては、炭素材料、金属粉、導電性ポリマーなどを用いることができる。導電性と安定性の観点から、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラックなどの炭素材料を使用することが好ましい。 As the conductive material, a carbon material, metal powder, conductive polymer, or the like can be used. From the viewpoint of conductivity and stability, it is preferable to use a carbon material such as acetylene black, ketjen black, or carbon black.
結着材としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ素樹脂共重合体(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)SBR、アクリル系ゴム、フッ素系ゴム、ポリビニルアルコール(PVA)、スチレン・マレイン酸樹脂、ポリアクリル酸塩、カルボキシルメチルセルロース(CMC)などを挙げることができる。
溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの有機溶媒、又は水などを挙げることができる。
As the binder, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), fluororesin copolymer (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer) SBR, acrylic rubber, fluororubber, Examples thereof include polyvinyl alcohol (PVA), styrene / maleic acid resin, polyacrylate, and carboxymethyl cellulose (CMC).
Examples of the solvent include organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or water.
負極集電体としては、従来の集電体を用いることができ、銅、ステンレス、チタンあるいはニッケルなどの金属を加工したもの、例えば板状に加工した箔,網,パンチドメタル,フォームメタルなどを用いることができるが、これらに限定されない。 As the negative electrode current collector, a conventional current collector can be used, which is obtained by processing a metal such as copper, stainless steel, titanium, or nickel, such as a foil processed in a plate shape, a net, a punched metal, a foam metal, etc. However, it is not limited to these.
(非水電解質)
非水電解質14は、支持塩が有機溶媒に溶解してなるものを用いる。
非水電解質14の支持塩は、その種類が特に限定されるものではないが、LiPF6,LiBF4,LiClO4及びLiAsF6から選ばれる無機塩,これらの無機塩の誘導体,LiSO3CF3,LiC(SO3CF3)3及びLiN(SO2CF3)2,LiN(SO2C2F5)2,LiN(SO2CF3)(SO2C4F9),から選ばれる有機塩、並びにこれらの有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが望ましい。これらの支持塩は、電池性能を更に優れたものとすることができ、かつその電池性能を室温以外の温度域においても更に高く維持することができる。支持塩の濃度についても特に限定されるものではなく、用途に応じ、支持塩及び有機溶媒の種類を考慮して適切に選択することが好ましい。
(Nonaqueous electrolyte)
The
The supporting salt of the
支持塩が溶解する有機溶媒(非水溶媒)は、通常の非水電解質に用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えばカーボネート類,ハロゲン化炭化水素,エーテル類,ケトン類,ニトリル類,ラクトン類,オキソラン化合物等を用いることができる。特に、プロピレンカーボネート,エチレンカーボネート,1,2−ジメトキシエタン,ジメチルカーボネート,ジエチルカーボネート,エチルメチルカーボネート,ビニレンカーボネート等及びそれらの混合溶媒が適当である。例に挙げたこれらの有機溶媒のうち、特にカーボネート類,エーテル類からなる群より選ばれた1種以上の非水溶媒を用いることにより、支持塩の溶解性、誘電率及び粘度において優れ、電池の充放電効率が高いので、好ましい。
リチウムイオン二次電池において、最も好ましい非水電解質14は、支持塩が有機溶媒に溶解したものである。
The organic solvent (non-aqueous solvent) in which the supporting salt dissolves is not particularly limited as long as it is an organic solvent used in ordinary non-aqueous electrolytes. For example, carbonates, halogenated hydrocarbons, ethers, ketones, Nitriles, lactones, oxolane compounds and the like can be used. In particular, propylene carbonate, ethylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, vinylene carbonate and the like, and mixed solvents thereof are suitable. Among these organic solvents mentioned in the examples, in particular, by using one or more non-aqueous solvents selected from the group consisting of carbonates and ethers, the solubility of the supporting salt, the dielectric constant and the viscosity are excellent, and the battery The charge / discharge efficiency is preferable.
In the lithium ion secondary battery, the most preferable
(セパレータ)
正極合剤層と負極合剤層との間に介在させるセパレータ13は、正極合剤層と負極合剤層とを電気的に絶縁し、非水電解質14を保持する。セパレータ13は、例えば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いる。セパレータ13は、2つの合剤層の電気的な絶縁を担保するために、合剤層よりも大きな寸法で成形される。
(Separator)
The
(電池ケース)
電池ケース16は、ラミネート外装体より形成される。ラミネート外装体は、ラミネートフィルムから構成される。ラミネートフィルムは、可塑性樹脂層160/金属箔161/可塑性樹脂層162をこの順で含む。これらの層160,161,162以外にも、樹脂層や金属層を含んでいてもよい。ラミネートフィルムの表面や、各層の間には何らかの表面処理(プラズマ処理、酸処理、化学的処理など)を行い、それぞれの層間や接着される部材との間の接着性を向上することができる。そして熱融着する面には可塑性樹脂層を配設する。可塑性樹脂層160,162は、熱や何らかの溶媒により軟化させた状態で他のラミネートフィルム(金属箔161)などに押圧することにより接着される。2つの可塑性樹脂層160,162を構成する可塑性樹脂は、同じ材料であっても、異なる材料であっても、いずれでもよい。可塑性樹脂層160,162を構成する可塑性樹脂としては非水電解質に対して安定性が高い材料であることが望ましく、例えばポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ナイロン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体などのフッ素樹脂、ポリカーボネートなどを単独で又は複数積層して又は複数混合(ポリマーアロイなどとして)用いることができる。金属箔161は、特に限定されないが、アルミニウム箔などを採用できる。
(Battery case)
The
電極タブ17,18は、電極体15の正負極11,12のそれぞれに対して電気的に接続されている。電極タブ17,18は、接続される正極11,負極12のそれぞれの集電体と同じ材料を使用することができる。
The
電極タブ17,18がラミネート外装体よりなる電池ケース16を貫通する部分では、ラミネート外装体を構成するラミネートフィルムの可塑性樹脂層と電極タブ17,18とが密封状態を保つように接合されている。つまり、ラミネートフィルムを重ね合わせて融着するときに、その間に電極タブ17,18を挟持することにより、電極タブ17,18とラミネートフィルムとが接合される。
In the portion where the
電極タブ17,18は、ラミネートフィルムとの接着性を向上する目的で表面処理を行ったり、金属製のタブ本体とその表面を被覆する可塑性樹脂層とから構成したりすることができる。電極タブ17,18に行う表面処理としては、表面粗化などを行いアンカー効果を期待する物理的なものや、プラズマ処理やプライマー塗布によって化学的に表面を活性化したりするものが例示できる。
The
電極タブ17,18は、その幅が限定されるものではないが、電極11,12との電流の流れを阻害しないためには、可能な限り幅が広いことが好ましい。電極タブ17,18の幅が広くなると、電極体15で発生した熱の放熱にも寄与できる。
The
電極タブ17,18は、電極11,12の幅方向の中央部に接続されていることが好ましい。この構成によると、電極タブ17,18から電極11,12の幅方向の両端部までの距離に偏りが生じなくなり、内部抵抗の増加による電池性能の低下が抑えられる。
The
[単電池のその他の構成]
上記の各形態では、本発明の蓄電デバイスに相当する部材として非水電解質二次電池を使用したが、本発明の蓄電デバイスは電気エネルギーを貯蔵・放出可能な蓄電要素を備えていれば、その具体的な構成は限定されるものではない。
非水電解質二次電池以外の蓄電デバイスとしては、電気二重層キャパシタをあげることができる。
[Other configuration of single cell]
In each of the above embodiments, a non-aqueous electrolyte secondary battery is used as a member corresponding to the electricity storage device of the present invention. However, if the electricity storage device of the present invention has an electricity storage element capable of storing and releasing electric energy, A specific configuration is not limited.
Examples of the electricity storage device other than the non-aqueous electrolyte secondary battery include an electric double layer capacitor.
1:組電池
10,10A〜10D:単電池
11:正極
12:負極
13:セパレータ
14:非水電解質
15:電極体
16:電池ケース
160,162:可塑性樹脂層 161:金属箔
17:正極タブ
170:基部 171:伸縮部
172:接続部
18:負極タブ
180:接続部
20:ホーン 21:アンビル
3,30,31:ガイド治具
1: assembled
Claims (6)
該第1の電極と該第2の電極が交互に位置する積層状態であって、互いに間隔を隔てた状態で複数の該蓄電セルを保持するとともに、該第1の電極を積層方向に伸びた状態で別の該蓄電セルの第2の電極と当接させる工程と、
当接した該第1の電極と該第2の電極を接合する工程と、
積層した該蓄電セルを、間隔を狭くするように積層方向に圧縮する工程と、
を有することを特徴とする蓄電デバイスの製造方法。 A power storage element (15), a case (16) for housing the power storage element, a first electrode (17) penetrating through the case while being electrically connected to the power storage element, Storage device (1) comprising a plurality of storage cells (10) connected in series, each having a second electrode (18) protruding in the opposite direction to the first electrode in a connected state. ) Manufacturing method,
The stacked state in which the first electrode and the second electrode are alternately positioned, the plurality of storage cells are held in a state of being spaced apart from each other, and the first electrode is extended in the stacking direction Contacting a second electrode of another storage cell in a state;
Joining the abutted first electrode and the second electrode;
Compressing the stacked storage cells in the stacking direction so as to narrow the interval;
The manufacturing method of the electrical storage device characterized by having.
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-
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